钙钛矿 - 硅串联太阳能电池因能提高效率、降低成本而备受关注。最新进展显示，基于抛光或亚微米纹理硅(STS)基板的单片电池功率转换效率(PCE)已突破32%，隆基公司通过优化硅底电池，近期报道的峰值PCE达34.6%。不过，优化硅衬底的串联电池与标准工艺不兼容。

工业织构硅(ITS)因微米级金字塔纹理更具成本效益和可扩展性，还能增强光捕获，但面临三大挑战：一是自组装单分子层(SAM)难以在氧化铟锡(ITO)上全覆盖，导致钙钛矿与ITO直接接触引发复合损失;二是钙钛矿沉积需采用干湿混合法，会损害晶体质量;三是纹理表面使钝化复杂化。结合绝缘钝化层(如氧化铝(Al₂O₃)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))形成纳米级局部或隧道接触，可减少界面复合、不妨碍载流子传输，从而提高电池效率。

浙江大学余学功教授、杨德仁教授(中国科学院院士)、杭鹏杰等研究人员，采用SiOX纳米球策略性填充硅金字塔谷底，在ITS表面实现“冰山”般的金字塔结构。这一结构不仅提高了SAM覆盖率，还促进了更有效的钙钛矿沉积，实现了局部精确电连接。同时，利用SiOX纳米球的高透光率和抗反射特性，保持了光捕获优势，大幅减少界面复合损失、增强电荷载流子传输，优化了叠层太阳能电池性能，实现了33.15%的认证效率，这是迄今利用ITS技术报道的单片钙钛矿 - 硅叠层太阳能电池的最高效率。研究还发现，叠层中金字塔谷底钙钛矿的埋置界面得到强化，与采用STS技术的叠层相比，稳定性更高。

相关研究成果以“Iceberg-like pyramids in industrially textured silicon enabled 33% efficient perovskite-silicon tandem solar cells”为题发表在《Nature Communications》上。

该研究关键创新点在于局部亚微米接触技术，通过在ITS表面引入SiOX纳米球形成“冰山”结构，显著改善了SAM覆盖效果，促进了高质量钙钛矿层沉积。通过SiOX纳米球填充硅金字塔谷底，实现了钙钛矿层在金字塔谷底的均匀覆盖，避免了与ITO直接接触导致的界面复合损失。

此外，SiOX纳米球的引入还优化了光管理与光学性能。其折射率介于空气和硅之间，填充金字塔谷底可激发Mie共振模式，减少反射损失，提高光的捕获效率。

该研究实现的钙钛矿 - 硅串联太阳能电池认证光电转换效率高达33.15%，是迄今报道的最高效率之一。加速老化测试和长期稳定性测试证明，这种结构的串联太阳能电池在高温高湿条件下稳定性显著提升。

这项研究通过巧妙材料设计和结构优化，成功解决了ITS基底上钙钛矿 - 硅串联太阳能电池的关键技术难题。该策略利用SiOX纳米球促进局部亚微米接触构建串联结构，形成SAM层后将溶液处理的钙钛矿集成到ITS基底上，所得器件高效率且稳定性增强，成为钙钛矿 - 硅串联太阳能电池商业化的有力候选材料，为该领域进一步探索和发展奠定了基础。